无人驾驶农机装备的模糊PI-LQR转向控制算法

作     者：姬江涛 王启洲 张玉成 韩志豪 JI Jiangtao;WANG Qizhou;ZHANG Yucheng;HAN Zhihao

作者机构：河南科技大学农业装备工程学院河南洛阳471003 中国科学院智能农业机械装备工程实验室北京100086 

出 版 物：《河南科技大学学报（自然科学版）》 (Journal of Henan University of Science And Technology:Natural Science)

年 卷 期：2024年第45卷第3期

页      面：9-16页

学科分类：08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2023YFD2001100) 河南省重大科技专项项目(221100110800,231100220200) 

主　　题：无人驾驶 转向系统 模糊PI LQR 内外环控制 

摘      要：无人驾驶农机装备转向系统处于小流量、小角度控制时会出现非线性和时滞,这会导致转向控制超调或者控制时滞,进而导致无法快速准确地跟踪到路径预瞄点。针对这个问题,本文提出了一种模糊比例积分-线性二次型调节器(PI-LQR)数据融合的内外环控制算法。该算法以模糊PI控制为内环,基于转角误差和转角误差变化率,通过模糊逻辑运算自适应调节PI参数,进行转向角度的闭环控制。以LQR控制为外环,基于农机装备XY-横摆角控制,融合内环的转角误差,进一步提升无人驾驶农机装备转向的精准控制。Carsim和Matlab/Simulink联合仿真表明:通过100 m长的双移线路径下,最大横向误差为0.18 m,最大横向摆角误差为0.067 rad。实车测试表明:通过100 m长的双移线路径下,最大横向误差0.26 m,相较于PID纯跟踪控制算法,最大横向误差减少了0.19 m。